【正文】 影響 ? 碳化物形成元素： 如 Cr、 Mo和 W等降低 C的活度，即提高了 C在 A中結(jié)合力，因而使擴(kuò)散激活能升高擴(kuò)散系數(shù)下降。 ? 非碳化物形成元素 ，相反將 “ 推開 ” 碳原子，提高其活動(dòng)性，即增加碳的活度，同時(shí)將出現(xiàn)碳從固溶體中析出的傾向。 二、合金元素與鐵和碳的相互作用 及其對(duì) γ層錯(cuò)能的影響（ 9） （ 2） Me對(duì)固溶體中碳活度及擴(kuò)散系數(shù)的影響 ? 合金元素對(duì)碳在固溶體中活度的影響 主要表現(xiàn)在存在于固溶體中的合金元素，會(huì)改變金屬原子與碳的結(jié)合力或結(jié)合強(qiáng)度。 二、合金元素與鐵和碳的相互作用 及其對(duì) γ層錯(cuò)能的影響（ 8） ? 碳化物的特性 ： ? 硬度大、熔點(diǎn)高（可高達(dá) 3000℃ ），分解溫度高（可達(dá) 1200℃ ）； ? 間隙相碳化物雖然含有 50%~ 60%的非金屬原子，但仍具有明顯的金屬特性； ? 可以溶入各類金屬原子，呈缺位溶入固溶體形式，在合金鋼中常遇到這類碳化物。 ? 當(dāng) rc/rMe ≤ ， 形成簡(jiǎn)單點(diǎn)陣的碳化物（間隙相）。 二、合金元素與鐵和碳的相互作用 及其對(duì) γ層錯(cuò)能的影響（ 7） ? 碳化物的晶體結(jié)構(gòu)： ? 當(dāng) rc/rMe ， 碳與合金元素形成一種復(fù)雜點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的碳化物。 ? 非碳化物形成元素 ： Ni、 Si、 Co、 Al、 Cu、 N、P、 S等，與碳不能形成碳化物，但可固溶于 Fe形成固溶體，或形成其它化合物，如氮化物等。碳化物是鋼中主要的強(qiáng)化相。 這類合金元素有： B、 Nb、 Zr、 Ta 等。 二、合金元素與鐵和碳的相互作用 及其對(duì) γ層錯(cuò)能的影響（ 6） ② 縮小 γ相區(qū) (不能使 γ相區(qū)封閉 ) 合金元素使 A3 升高， A4 下降，使相區(qū)縮小， 但不能使其完全封閉。 這類合金元素有： Si、 Al 和強(qiáng)碳化物形成元素 Cr、 W、Mo、 V、 Ti 、 P及 Be 等。 二、合金元素與鐵和碳的相互作用 及其對(duì) γ層錯(cuò)能的影響（ 4） 二、合金元素與鐵和碳的相互作用 及其對(duì) γ層錯(cuò)能的影響（ 5） ① 封閉 γ相區(qū) (無(wú)限擴(kuò)大 α相區(qū) )（ 圖 13） 當(dāng)合金元素達(dá)到某一含量時(shí)， A3與 A4重合，其結(jié)果使 δ相與 α相區(qū)連成一片。 二、合金元素與鐵和碳的相互作用 及其對(duì) γ層錯(cuò)能的影響（ 3） 圖 12 擴(kuò)大 γ相區(qū)并與 γFe有限互溶的 FeMe相圖 (a)及 FeC相圖 (b) （ 2） α相穩(wěn)定化元素 （ 鐵素體形成元素 ） 合金元素使 A4降低 ， A3升高 ， 在較寬的成分范圍內(nèi) ， 促使鐵素體形成 ， 即縮小了 γ相區(qū) 。 ? 這類合金元素主要有 C、 N、 Cu、 Zn、 Au等。如果加入足夠量的 Ni或 Mn，可完全使體心立方的 α相從相圖上消失， γ相保持到室溫，故而由 γ相區(qū)淬火到室溫較易獲得亞穩(wěn)的奧氏體組織，它們是不銹鋼中常用作獲得奧氏體的元素。根據(jù) FeMe相圖的不同，可分為： 開啟 γ相區(qū) (無(wú)限擴(kuò)大 γ相區(qū) )； 擴(kuò)展 γ相區(qū) (有限擴(kuò)大 γ相區(qū) )。鋼中非晶體相的作用目前仍缺乏較詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)和理論依據(jù)。 （ 2） AlN和一些稀土氧化物彌散質(zhì)點(diǎn)可用來(lái)強(qiáng)化鋼或其它有色金屬合金。SiO2等。Al2OMnS、 FeS、 2MnO 一、合金元素的存在形式（ 5） 4． 形成非金屬相（非碳化合物）及非晶體相 （ 1）鋼中的非金屬相有： FeO、 MnO、 TiOSiO Al2O Cr2O MgO金屬間化合物通常僅指電子化合物。如 (Fe,Mn)3C、(Fe,Cr)23C等。 ? 在鋼中，鐵的碳化物與合金碳化物相比，是最不穩(wěn)定的。 一、合金元素的存在形式（ 2 ） 2． 形成合金滲碳體 （ 1）合金滲碳體（碳化物） 、氮化物和碳、氮化物間隙化合物相，是鋼中的基本強(qiáng)化相。 ② 對(duì) γFe， 間隙原子優(yōu)先占據(jù)的位置是八面體或四面體間隙 。 ③ Ti、 Nb、 Ta只能形成具有較窄溶解度的有限固溶體；Zr、 Hf、 Pb在 Fe具有很小的溶解度。 ② Mo和 W只能形成較寬溶解度的有限固溶體。 1． 形成鐵基固溶體 （ 1） 形成鐵基置換固溶體 ① Ni、 Co、 Mn、 Cr、 V等元素可與 Fe形成無(wú)限固溶體。 （ 1）對(duì)鋼材加熱轉(zhuǎn)變的影響。 八、熱處理新技術(shù) 熱處理新技術(shù) 形變熱處理 真空熱處理 可控氣氛熱處理 激光熱處理 電子束淬火 第七單元 低合金鋼與合金鋼 合金元素在鋼材中的存在形式：合金鐵素體 \合金碳化物。 火焰加熱表面淬火 感應(yīng)加熱表面淬火 七、表面熱處理 與化學(xué)熱處理 二、化學(xué)熱處理 ? 分解 ? 吸收 ? 擴(kuò)散 鋼的滲碳： 滲碳件必須用低碳鋼或低碳合金鋼制造。這類零件要進(jìn)行表面熱處理 常用的表面熱處理方法有：表面淬火及化學(xué)熱處理。 七、表面熱處理 與化學(xué)熱處理 概述： 在機(jī)械設(shè)備中，有許多零件（如齒輪、活塞銷、曲軸等）是在沖擊載荷及表面摩擦條件下工作的。 ? 高溫回火： T1=500C~6500C 組織：回火索氏體； 性能：綜合力學(xué)性能； 應(yīng)用：受力結(jié)構(gòu)體。 其基本的趨勢(shì)是：隨著回火溫度的升高，鋼的強(qiáng)度、硬度下降，而塑性、韌性提高。 4 冷處理 ?鋼的淬透性和淬硬性 ?淬火缺陷： ?氧化與脫碳 ?過熱和過燒 ?變形與開裂 ?硬度不定 六、回火 回火的概念： 將鋼淬火后，再加熱到 Ac1點(diǎn)以下的某一溫度，保溫一定時(shí)間，然后冷卻到室溫的熱處理工藝稱為回火。 ? 雙介質(zhì)淬火：如，先水后油；先水后空氣。 ? 工藝： 一、淬火加熱溫度： 亞共析鋼的淬火加熱： Ac3以上 30~500C 過共析鋼的淬火加熱： Ac1以上 30~500C 二、淬火冷卻介質(zhì)：油、水、鹽水、堿水等。正火退火的目的基本相同， 正火主要用于如下場(chǎng)合： ? 善低碳鋼和低碳合金鋼的切削加工性； ? 正火可細(xì)化晶粒； ? 消除過共析鋼中的網(wǎng)狀滲碳體，改善鋼的力學(xué)性能，并為球化退火作組織準(zhǔn)備； ? 代替中碳鋼和低碳合金結(jié)構(gòu)鋼的退火。應(yīng)用：消除塑性變形、焊接、切削加工、鑄造等形成的殘余內(nèi)應(yīng)力。如碳素工具鋼，合金工具鋼、軸承鋼等。 球化退火：球化退火是將鋼加熱到 AC1以上 20－ 300C，保溫一定得時(shí)間，以不大于 500C/H得冷卻速度隨爐冷卻，使鋼終碳化物呈球狀得工藝方法。 退火的方法： 完全退火： 完全退火是將鋼加熱到完全奧氏體（ Ac3以上 30~500C），隨之緩慢冷卻，以獲得接近平衡狀態(tài)組織的工藝方法。 在等溫轉(zhuǎn)變圖上估計(jì)連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變產(chǎn)物，確定馬氏體臨界冷卻速度 四、退火與正火 ?退火 概念：將鋼加熱到適當(dāng)溫度，保持一定時(shí)間，然后緩慢冷卻（一般隨爐冷卻）的熱處理工藝稱為退火。 性能特點(diǎn)：針狀馬氏體：硬度高、脆性大；板條馬氏體：強(qiáng)度、韌性較好 馬氏體的硬度主要取決于含碳量。 奧氏體晶粒的長(zhǎng)大： 加熱溫度越高，保溫時(shí)間越長(zhǎng)，奧氏體晶粒越大 三、鋼材在冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變 過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變 等溫轉(zhuǎn)變圖的建立 過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的組織和性能 珠光體轉(zhuǎn)變： 溫度： A1~5500C→ 珠光體 HRC A1~6500C→ 珠光體 → P ＜ 25 6500C~6000C→ 索氏體 → S 25~35 6000C→5500C→ 屈氏體 → T 35~40 貝氏體型轉(zhuǎn)變： 5500C~Ms→ 貝氏體 → B 40~45 5500C→3500C→ 上貝氏體 → B上 3500C~Ms→ 下貝氏體 → B下 45~55 ? 馬氏體轉(zhuǎn)變 碳在 α— Fe中的過飽和固溶體，稱為馬氏體，用符號(hào) M表示，體心正方晶格。 熱處理使鋼性能發(fā)生變化的原因： 由于鐵有同素異轉(zhuǎn)變，從而使鋼在加熱和冷卻過程中，發(fā)生了組織與結(jié)構(gòu)變化。 熱處理的目的： ? 提高零件的使用性能； ? 充分發(fā)揮鋼材的潛力； ? 延長(zhǎng)零件的使用壽面； ? 改善工件的工藝性能，提高加工質(zhì)量，減小刀具的磨損 。 T7~T8：鉆頭、模具等 T9~T10：絲錐、板牙等 T11~T13：銼刀、削刀等 鑄造碳鋼： 牌號(hào)： ZG+數(shù)字 — 數(shù)字 第一組數(shù)字：屈服點(diǎn) 第二組數(shù)字：抗拉強(qiáng)度值 如： ZG270— 500， 應(yīng)用：制造形狀復(fù)雜力學(xué)性能要求較高的機(jī)械零件。 如：連桿、曲軸、齒輪等 3）、 60鋼以上 屬于高碳鋼。 2）、 30~55鋼 屬于中碳鋼 性能：較高的強(qiáng)度和硬度，是塑性和韌性隨含碳量的增加而逐步降低。F：表示屈服點(diǎn)為235Mpa的 A級(jí)沸騰鋼 一、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼： 牌號(hào)：用兩位數(shù)字表示鋼中平均含碳量的十分之幾。其含碳量大于 % 三、非合金鋼鋼的牌號(hào)及用途 牌號(hào)： Q屈服點(diǎn)數(shù)值，質(zhì)量等級(jí)符號(hào)和脫氧方法符號(hào)； 性能：一般； 應(yīng)用：廠房、橋梁、船舶、鉚釘、螺釘、螺母等。 二、非合金鋼的分類 ?按鋼的含碳量分類： 低碳鋼： C≤% 中碳鋼： %＜ C＜ % 高碳鋼： C≥% 二、按鋼的質(zhì)量分類： 普通鋼： S≤% ， P≤% 優(yōu)質(zhì)鋼： S≤% ，P≤%] 高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼： S≤% ，P≤% 三、按鋼的用途分類： 結(jié)構(gòu)鋼：主要用于制造各種機(jī)械零件和工程構(gòu)件。 是鋼中的有益元素 三、硫 來(lái)源：生鐵帶入； 對(duì)鋼的性能影響：對(duì)鋼造成熱脆性； 是鋼中的有害元素。 二、錳 來(lái)源：煉鋼脫氧劑。 ?珠光體 ?概念 ：是鐵素體與碳光體的混合物 ?符號(hào) ： P ，是鐵素體和滲碳體片層相間，交替排列。 ?符號(hào) ： Ld（高溫萊氏體，溫度＞ 727℃ ）由于奧氏體在 727℃ 時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w，所以在室溫下的萊氏體由珠光體和滲碳體組成叫低溫萊氏體。 ?溶碳能力 ：在 727℃ 時(shí)， C=% ?性能特點(diǎn) ：取決于鐵素體和滲碳體的性能，強(qiáng)度較高，硬度適中，具有一定的塑性。 ? 性能 ：強(qiáng)度、硬度不高，具有良好的塑性，是絕大多數(shù)鋼在高溫進(jìn)行鍛造和扎制時(shí)所要求的組織。 ? 符號(hào) ： A， 面心立方晶格 ? 溶碳能力 ：較強(qiáng)。即有良好的塑性和韌性，強(qiáng)度和硬較低。 ? 符號(hào) ： F， 體心立方晶格 ? 溶解能力 ：溶解度很小，在 727℃ 時(shí)，碳在 αFe中的最大溶碳量為 %，隨溫度的降低逐漸減小。 具有同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變的金屬有：鐵、鈷、鈦、錫、錳等。 ? 純金屬的冷卻曲線及過冷度。屬于這種晶格類型的金屬有鎂（ Mg）、鈹（ Be）、鎘（ Cd）、及鋅（ Zn）等。如：鉻（ Cr）、釩（ V）、鎢（ W）、鉬（ Mo）及 αFe 面心立方晶格： 它的晶胞也是一個(gè)立方體，原子位于立方體的八個(gè)頂角上和立方體六個(gè)面的中心。 晶面和晶向： 在晶體中由一系列原子組成的平面，秋為晶面。 一、金屬材料的晶體結(jié)構(gòu) 晶格和晶胞： 表示原子在晶體中排列規(guī)律的空間格架叫做晶格。 晶體： 凡原子呈有序、有規(guī)則排列的物質(zhì)，金屬的固態(tài)、金剛石、明礬晶體等。 第三單元 金屬的晶體結(jié)構(gòu)與結(jié)晶 ?晶體與非晶體 非晶體： 在物質(zhì)內(nèi)部，凡原子呈無(wú)序堆積狀 況的，稱為非晶體。 ?焊接性能： 大量接性能是指金屬材料對(duì)焊接加工的適應(yīng)性。 ?鑄造性能： ?鍛造性能： 用鍛壓成形方法獲得優(yōu)良鍛件的難易程度稱為鍛造性能。 收縮性： 鑄件在凝固和冷卻過程中，其體積和尺寸減小的現(xiàn)象稱為引縮性。 流動(dòng)性： 熔融金屬的流動(dòng)能力稱為流動(dòng)性。 疲勞曲線和疲勞極限 物理性能 ?密度 ?熔點(diǎn) ?導(dǎo)熱性 ?導(dǎo)電性 ?熱膨脹性 ?磁性 化學(xué)性能 ?耐蝕性 ?抗氧化性 ?化學(xué)穩(wěn)定性 金屬的工藝性能 工藝性能 是指金屬材料對(duì)不同加工工藝方法的應(yīng)能力。 ① 疲勞斷裂時(shí)無(wú)明顯的宏觀朔性變形，斷裂前沒有預(yù) 兆，而是突然破壞； ②引起疲勞斷裂的應(yīng)力很低，常常低于材料的屈服點(diǎn)； ③疲勞破壞的宏觀斷口由兩部分組成。 ?沖擊試樣 ?沖擊試樣的原理及方法：沖擊韌度越大， 表示材料的沖擊韌性越好。 ?韌性 金屬材料抵抗沖擊載荷作用而不破壞的能力稱為 沖擊韌性 。 測(cè)量范圍 常用于測(cè)薄件、鍍層、化學(xué)熱處理后的表層等。 維氏硬度值 用壓痕對(duì)角線長(zhǎng)度表示。 維氏硬度試驗(yàn) 原理 :用夾